Лекция 7-8. Основные процессы горения топлива

ПЛАН:

1. Общие сведения о процессе горения топлива

2. Горение частиц твердого и капель жидкого топлива

3. Реакции горения топлива

4. Основные соотношения при горении и количество воздуха, необходимого для горения топлива

5. Объемы дымовых газов, образующихся при сгорании 1кг(1м³) топлива

6. Присосы воздуха по газовому тракту

7. Контроль присосов воздуха

8. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания

1. Общие сведения о процессе горения топлива

ГОРЕНИЕ - активный физико-химический процесс, происходящий при высокой температуре, сопровождающийся быстрым и полным окислением горючих веществ и выделением определенного количества теплоты.

В процессе горения участвуют два компонента: горючее вещество и окислитель (топливо и кислород, содержащийся в атмосферном воздухе).

Для обеспечения непрерывного процесса горения необходимо:

• Постоянно подводить топливо и воздух в топку, интенсивно перемешивая их между собой.

• Температура в топке должна быть достаточна для воспламенения и интенсивного горения топлива.

• Должен осуществляться непрерывный отвод продуктов сгорания из топки.

Характер горения топлива определяется:

• Видом (агрегатным состоянием) сжигаемого топлива:

• гомогенное - горение, протекающее в одной газовой фазе

• гетерогенное – горение, протекающее на поверхности раздела двух фаз

• способом сжигания (только для твердого топлива):

• слоевой способ сжигания кускового топлива

• факельный способ сжигания пылевидного топлива во взвешенном состоянии

• аэродинамическими особенностями процесса: ламинарное или турбулентное движение потока топлива и воздуха - аэротоплива

• характером подвода воздуха к топливу:

• горит предварительно перемешанная смесь топлива и воздуха – кинетический процесс горения

• воздух для горения подводится в факел отдельно от топлива и смешивается с ним в топке – диффузионный процесс горения

• в топку вводится топливо, предварительно перемешанное только с одной частью воздуха (первичной), вторичный воздух смешивается с топливом во время горения – смешанный процесс горения. Изменяя количество первичного воздуха, можно вести сжигание топлива по одному из трех указанных процессов.

Кроме перечисленных факторов на процесс горения топлива оказывают влияние конструкция топки, величина избытка воздуха в топке, смешение топлива с воздухом и др.

2. Горение частиц твёрдого и капель жидкого топлива

1. Процесс горения частицы твердого топлива проходит в три стадии:

1. под влиянием внешнего источника теплоты происходят процессы нагрева топлива, испарения из него влаги(t≥100ºС), выделения летучих веществ(t≥300-400º) и образования коксового остатка;

2. происходит воспламенение выделившихся летучих горючих веществ и их сгорание;

3. происходит горение кокса и выделение негорючего остатка- золы и шлака.

Горение кокса происходит на его поверхности, при этом частица находится в окружении газового слоя, через который кислород воздуха непрерывно проникает к топливу. Чем меньше размер частицы и выше температура в топке, тем быстрее она сгорает. При высоком содержании минеральных примесей в топливе, кроме газового слоя на поверхности горения образуется слой шлака, который по мере выгорания углерода постепенно утолщается, препятствуя диффузии окислителя к топливу. Если не разрушать шлаковую оболочку, то процесс горения прекратится.

2. ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА происходит в две стадии:

1. топливо в распыленном состоянии нагревается до температуры кипения и испарения;

2. происходит сгорание паров (гомогенное горение).

При недостатке окислителя испарившиеся частицы топлива проходят термическое разложение с образованием простейших углеводородов и аморфного углерода - сажи, которая загрязняет поверхности нагрева.